1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Успехи физиологических наук
  4. T. 51, № 2, 2020

Успехи физиологических наук, 2020, T. 51, № 2, стр. 27-36

Пептиды глипролинового ряда и их роль в регуляции сосудисто-тромбоцитарного и плазменного гемостаза

М. Е. Григорьева a, *, Л. А. Ляпина a, **

a ФГБОУ ВО Московский государственный университет им. М. В. Ломоносова, биологический факультет
119234 Москва, Россия

* E-mail: mgrigorjeva@mail.ru
** E-mail: lyapinal@mail.ru

Поступила в редакцию 12.12.2017
После доработки 20.11.2018
Принята к публикации 03.03.2019

Полный текст (PDF)

Аннотация

В обзоре представлены данные литературы о значимости регуляторных пептидов в процессах гемостаза и обобщенные результаты собственных экспериментов. Показан широкий спектр действия пептидов глипролинового ряда в физиологических условиях и при моделировании патологических состояний, сопровождающихся повышенной свертываемостью крови. Описываются механизмы антикоагулянтно-фибринолитического и антитромбоцитарного действия коротких пептидов и их биологические мишени. Особое внимание уделяется регуляторной роли пептидов глипролинового ряда при различных стрессогенных воздействиях, нарушениях углеводного и липидного метаболизма в сочетании с дисфункцией системы гемостаза. Суммированные в обзоре данные о свойствах глипролиновых пептидов позволяют установить общие закономерности пептидной регуляции в организме и оценить их вклад в функционирование системы свертывания крови, поскольку борьба с тромбозами и тромбоэмболиями до настоящего времени остается актуальной задачей современной физиологии и медицины.

Keywords: regulatory peptides, platelet aggregation, anticoagulant-fibrinolytic activity, hypercoagulation

ВВЕДЕНИЕ

Истоки формирования концепции о регуляторной роли пептидов в организме относятся к более чем 30-летней давности и связаны с именами крупных ученых, среди которых важное место занимают И.П. Ашмарин, Н.Ф. Мясоедов, В.Х. Хавинсон, Б.И. Кузник и другие [1, 3, 22, 35, 53]. Несомненный интерес представляют короткие пролинсодержащие ди- и три-пептиды, относящиеся к продуктам гидролиза коллагена или эластина [1, 3]. Повышенная секреция гипофизом адренокортикотропного гормона (АКТГ) в организме (в частности, при стрессе) также приводит к появлению в кровотоке олигопептидов, состоящих из небольшого числа аминокислотных остатков и являющихся фрагментами АКТГ. Главная роль в действии АКТГ принадлежит его фрагменту АКТГ4–10, который, как и сам гормон, оказывает позитивный эффект на процессы памяти [1]. Институтом молекулярной генетики РАН совместно с Московским университетом имени М.В. Ломоносова были предложены разработки аналогов фрагментов АКТГ. Наиболее изученными по специфичности и механизму действия оказались короткие пептиды, содержащие последовательность АКТГ4–7 и АКТГ6–9. На основании этих разработок Институтом молекулярной генетики РАН совместно с ООО “Пептоген” был синтезирован пептид Семакс, внедренный в клиническую практику как специфический регулятор центральной нервной системы. Он представляет собой АКТГ4–7 с добавлением с N-конца трипептида Pro-Gly-Pro [4].

К настоящему времени синтезированы и другие пролинсодержащие аналоги АКТГ4–7 с широким спектром действия в организме, способные влиять на многие гомеостатические процессы, в том числе на состояние системы гемостаза [2]. Присоединение дополнительных аминокислотных остатков к молекуле пептида или замена их внутри этой молекулы делает их более устойчивым к метаболической деградации, в результате чего пептид достигает клеток-мишеней в больших концентрациях, чем это имеет место при введении природного соединения [2].

Как известно, физиологическая регуляция, направленная на обеспечение жидкого состояния крови в кровеносном русле, осуществляется путем регуляторного взаимодействия свертывающей и противосвертывающей (ПСС) систем организма. При многих физиологических состояниях (стрессогенные воздействия, физические нагрузки, болевая реакции и т.д.) изменения в системе гемостаза могут проявляться сначала повышением свертывания крови, которое в дальнейшем переходит в гипокоагуляцию, связанную с активацией противосвертывающих механизмов. При различных гомеостатических нарушениях возникающее состояние гиперкоагуляции может быть устойчивым на протяжении длительного времени и сопровождаться дисфункцией не только системы гемостаза, но и других систем организма. Эти патологические изменения могут наблюдаться при развитии таких заболеваний, как сахарный диабет, метаболический синдром, атеросклероз, инсульт, сердечно-сосудистые заболевания, а также в условиях хронического стресса. В случае нарушения механизмов, поддерживающих атромбогенность сосуда, а также при сочетании системной и локальной гиперкоагуляции, могут возникать тромбозы, вероятность которых возрастает при стазе и/или повреждении эндотелия [22].

Характерные диагностические признаки предтромбоза – понижение антикоагулянтной и фибринолитической активности крови (как ферментативной, так и неферментативной природы), возрастание концентраций фибриногена, антиплазмина, фибринстабилизирующего фактора, агрегации тромбоцитов, ингибиторов плазмина и тканевого активатора плазминогена, понижение липопротеидной липазы крови и другие. Возникающие гомеостатические изменения способствуют развитию не только повышенной свертываемости крови, но и гипергликемии, дислипопротеидемии, дисфункции эндотелия, которые относятся к факторам риска возникновения атеротромбоза в сосудистом русле [7]. При этом основную роль в развитии патологических изменений в сосудах играет холестерин липопротеидов низкой плотности (Хс-ЛПНП). Поврежденный окисленным Хс-ЛПНП эндотелий утрачивает свою способность продуцировать эндогенные вазодилататорные вещества. Вследствие этого в сосудистой зоне повреждения возникает атеросклеротическая бляшка с включенным холестерином [6]. При этом возникает глубокая депрессия антикоагулянтного и фибринолитического звеньев ПСС. Механизмы активации свертывания при различных нозологических формах патологии могут в той или иной степени отличаться друг от друга, но в конечном итоге эти процессы приводят к развитию предтромбоза, переходящего в тромбоз.

Тромбозы, как артериальные, так и венозные, представляют важную проблему современной физиологии и медицины. Следствием артериальных тромбозов является развитие таких грозных осложнений, как инфаркт миокарда, инсульт, гангрена нижних конечностей. Венозные тромбозы объединяют два тесно связанных друг с другом заболевания: тромбоз глубоких вен нижних конечностей и тромбоэмболию легочной артерии. Они часто приводят к фатальному исходу и развитию таких осложнений, как легочная гипертензия и посттромбофлебический синдром [7]. Разработка способов профилактики и лечения указанных состояний остается актуальной до настоящего времени. Одна из задач современной физиологии и медицины – создание высокоэффективных лекарственных средств, обладающих широким спектром действия с минимальным побочным влиянием, к которым относятся и полифункциональные пептидные биорегуляторы.

РОЛЬ ПЕПТИДОВ ГЛИПРОЛИНОВОГО РЯДА В РЕГУЛЯЦИИ ГЕМОСТАЗА В ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ УСЛОВИЯХ ОРГАНИЗМА

Ингибирующая роль пептидов в сосудисто-тромбоцитарном гемостазе

В условиях нормального кровотока тромбоциты поддерживают жидкое состояние крови, выделяя антикоагулянтные, дезагрегирующие и фибринолитические агенты [36]. При повреждении сосудистой стенки основная роль тромбоцитов заключается в образовании тромбоцитарной пробки и активации свертывания крови. Известен ряд пептидов, влияющих на адгезию и агрегацию тромбоцитов. Так, пептид Ш (фактор активации тромбоцитов) – фосфолипидный медиатор воспаления, активирующий соединительную ткань и связывающийся с актином, усиливает агрегацию тромбоцитов [44]. С другой стороны, брадикинин, появляющийся в крови при активации калликреин-кининовой системы, препятствует процессам микротромбообразования в поврежденной сосудистой стенке. При этом отмечается увеличение синтеза простациклина, участвующего в ингибировании агрегации тромбоцитов [17].

В составе некоторых белков свертывания – тромбина, фибриногена, фибронектина, коллагена, фактора фон Виллебранда имеется общая аминокислотная последовательность Arg-Gly-Asp, за счет которой тормозится связывание белков с поверхностью тромбоцитов и снижается их адгезия и агрегация [42]. Также показано снижение агрегации тромбоцитов пептидом с последовательностью аминокислот Arg-Pro-Pro-Gly-Phe через ингибирование активности тромбина [45]. Кроме того, установлено торможение агрегации тромбоцитов под влиянием пептида, входящего в состав коллагена III типа, с последовательностью аминокислот Lys-Pro-Gly-Glu-Pro-Gly-Pro-Lys. Подобные пептиды вмешиваются во взаимодействие между фибриногеном и его рецептором на тромбоцитах, препятствуя агрегации и адгезии тромбоцитов [40]. Показано, что включение остатков пролина в молекулу коротких пептидов усиливает их антитромбоцитарные эффекты от 7 до 13 раз. Авторы считают, что подобные пептиды могут способствовать разработке эффективных антитромбоцитарных пептидных препаратов [49].

Также известен пептид, блокирующий связывание фибриногена с тромбоцитами, со структурой H-His-His-Leu-Gly-Gly-Ala-Lys-Gln-Ala-Gly-Asp-Val-OH. Он соответствует участку γ-цепи фибриногена человека (последовательность 400–411), который способствует специфическому узнаванию рецепторов тромбоцитов и за счет этого снижает их агрегацию [26]. В экспериментах на животных, а также в наблюдениях за пациентами с сердечно-сосудистыми, инфекционными, эндокринными и другими заболеваниями установлено, что Lys-G1u и A1a-G1u-Asp-G1y ликвидируют явление гиперкоагуляции и стимулируют фибринолиз, что может быть объяснено усилением под влиянием пептидов экспрессии генов к антитромбину III, протеину С, тканевому активатору плазминогена и супрессией генов тканевого фактора [23].

При исследовании нами широкого спектра пептидов глипролинового ряда с последовательностью аминокислот Pro-Gly-Pro, которая имеется в Семаксе, Селанке и ряде других пептидов, синтезированных в Институте молекулярной генетики РАН, а также с включением в их структуру различных аминокислот (аргинина, лейцина и др.) показано их антитромбоцитарное действие. В условиях in vitro при добавлении этих пептидов к плазме крови здоровых крыс в концентрациях от 10–1 до 10–3 мг/мл и in vivo в дозах от 50 до 200 мкг/кг массы тела при разных способах введения (интраназальном, внутривенном, внутрибрюшинном) в организм здоровых животных наблюдалось снижение агрегации тромбоцитов на 20–60% [30].

Возможно, антитромбоцитарные свойства исследованных нами коротких пептидов, содержащих глицин и пролин, обусловлены их антитромбиновым действием, способностью взаимодействовать с рецепторным аппаратом тромбоцитов, а также наличием аминокислоты пролина с концов пептидов. Кроме того, вероятно, что аргининсодержащие пептиды снижают агрегацию тромбоцитов крови в организме за счет входящего в их состав аргинина. Известно, что аргинин является предшественником оксида азота, который способствует расширению сосудов и улучшению реологических свойств крови [32]. Отмечается высокая стабильность аргининсодержащих пептидов в организме, имеющая значение при электростатическом взаимодействии образования фибрилл коллагена [52]. Наличие антитромбоцитарного эффекта аналогов АКТГ может быть обусловлено и их взаимодействием с постсинаптическими рецепторами, приводящим к образованию внутриклеточной цАМФ – природного ингибитора агрегации тромбоцитов [2].

Ингибирующая роль пептидов в плазменном гемостазе

Антикоагулянтные пептиды. Степень проявления антикоагулянтного действия регуляторных пептидов в значительной мере зависит от их структурных особенностей. Наиболее эффективными ингибиторами тромбина являются соединения, комплементарные связывающему центру тромбина и обладающие жесткой вторичной структурой. К пептидам, оказывающим ингибирующее действие по отношению к тромбину, относятся фрагмент центрального участка гирудина, пептиды с аминокислотной последовательностыо D-Phe-Pro-Arg [38].

Высокая антикоагулянтная активность пептидов обусловлена наличием в них таких аминокислот как пролин, аргинин, лизин. Одним из факторов, определяющих эту активность, служит присутствие в молекуле пептида последовательности Pro-Arg [57]. Установлено, что наличие в структуре пептида последовательности аминокислот Gly-Pro-Arg, идентичной N-концевой области α-цепи фибриногена, способствует ингибированию конечных стадий процесса свертывания крови. Стабилизировать структуру этого пептида удалось присоединением с С-конца аминокислоты пролин. Синтезированный таким образом тетрапептид обладал более высоким антикоагулянтным потенциалом [49].

В экспериментах in vitro установлена концентрационная зависимость антикоагулянтной активности исследуемых глипролинов в широком интервале концентраций от 10–1 до 10–7 мг/мл с максимумом при 10–1 мг/мл. В экспериментах in vivo на животных антикоагулянтная активность проявлялась с 1-ой мин после внутривенного введения и сохранялась в кровотоке на протяжении 60 мин, имея дозозависимый характер. При интраназальном и внутрибрюшинном введении глипролинов также отмечалась активация антикоагулянтного звена ПСС, что выражалось в удлинении времени образования сгустка по тесту АЧТВ на 30–50% [30].

Анти-(де)-фибринполимеризационные пептиды. Действие фибринопептидов и пептидов, содержащих на С-конце своих молекул аминокислотные группировки Pro-Arg или Arg-Pro, неодинаково проявляется на разных этапах самосборки молекул фибрин-мономера. Отмечается достаточно высокая антиполимеризационная активность этих пептидов на первых этапах фибринообразования, которая в дальнейшем уменьшается и полностью исчезает. Это объясняется уменьшением центров полимеризации, с которыми взаимодействуют молекулы пептидов. Показано, что пептиды с последовательностью Gly-Pro-Arg, влияют как на ферментативную стадию свертывания, так и на стадию полимеризации. Регуляторные пептиды связываются с центральной областью молекулы фибриногена и за счет этого препятствуют гидролитическому действию тромбина. Ингибирование процесса полимеризации фибрина обусловлено и взаимодействием пептидов с периферическими D-доменами белка [25]. Известно, что содержащийся в плазме крови пептидный ингибитор самосборки фибрина, обладает антифибринполимеризационной активностью. Он образует комплексы с промежуточными продуктами самосборки фибрина и тормозит коагуляционные превращения фибриногена в фибрин под действием тромбина [9]. Наличие лизина на С-конце регуляторного пептида повышает его ингибирующее действие на ферментативную стадию фибринообразования. Блокирование Σ-аминогрупп лизина снижает активность пептида [25]. Показано также, что пептиды, содержащие Arg-Gly-Asp, ингибируют связывание фибриногена с тромбином [37].

Ранее было показано, что тетрапептиды Gly-Pro-Arg-Pro и Thr-Lys-Pro-Arg (тафцин) тормозят полимеризацию фибрина, образуя с ним комплекс за счет электростатических связей, задерживая тромбин-зависимое высвобождение фибринопептида В из молекулы фибриногена. Отмечают, что антиполимеризационная активность тафцина обусловлена главным образом последовательностью Pro-Arg на С-конце пептида [57].

В наших исследованиях установлено снижение полимеризации фибрина на 70–200% в условиях in vitro и in vivo при однократном и многократном внутривенном, интраназальном и внутрибрюшинном способах введения крысам широкого спектра пептидов глипролинового ряда, содержащих в структуре своих молекул Pro-Gly, Gly-Pro, Pro-Gly-Pro, а также дополнительные аминокислоты с N- или С-концов, такие как аргинин, лейцин, лизин и др. [29].

Фибринолитические пептиды. Показано, что иммунные пептиды тимоптин, тафцин, а также нейропептиды вазопрессин и окситоцин способны стимулировать фибринолиз в крови путем выброса в кровоток из эндотелия сосудов тканевого активатора плазминогена и ингибиторов фибринолиза [10, 1 ].

Известно, что регуляторные пептиды глипролинового ряда c добавленными аминокислотами при разных способах введения (внутривенный, внутримышечный, интраназальный) ингибировали каждую из фаз процесса свертывания крови и оказывали в организме дозозависимый фибринолитический эффект [53]. Они достоверно повышали суммарную фибринолитическую активность плазмы крыс при различных способах введения здоровым животным. Детальный анализ роли пептидов при разных видах фибринолиза показал, что все они способствовали активации ферментативного фибринолиза в 2–3 раза за счет увеличения в крови активности плазмина и тканевого активатора плазминогена. Особое внимание обращает на себя усиление активности неферментативного фибринолиза в крови после действия пептидов на 55–70% [29]. Таким образом, короткие пептиды глипролинового ряда, соединенные с различными аминокислотами и, особенно, с аргинином, в значительной степени повышают общий фибринолиз, обусловленный как ферментативной, так и неферментативной фибринолитической активностью. Вследствие этого они являются регуляторами процессов тромбообразования и растворения или лизиса образующихся в организме фибриновых сгустков.

РОЛЬ ПЕПТИДОВ ГЛИПРОЛИНОВОГО РЯДА В РЕГУЛЯЦИИ ГЕМОСТАЗА ПРИ СТРЕССОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЯХ

Известно, что физиологические системы реагируют практически на любой стресс. Раздражители различной природы, превышающие физиологический уровень, вызывают закономерные реакции, направленные на приспособление к внешним воздействиям и сохранение гомеостаза [19]. При экстремальных условиях в организме инициируется секреция нескольких гормонов: кортикостерона, кортизола, катехоламинов, пролактина, вазопрессина, окситоцина, АКТГ и ренина, являющихся частью защитного механизма, направленного на выживание [58].

Система гемостаза, находящаяся под контролем нервной и эндокринной систем [20] как любой физиологический процесс, способна реагировать на стресс и регулировать выраженность стрессорного ответа, что необходимо для адаптации организма к изменяющимся условиям. При этом в зависимости от продолжительности и силы стрессора наблюдается или активация, или угнетение отдельных ее звеньев [41]. При непродолжительном (не более 30 мин) иммобилизационном стрессе установлена активация функции ПСС и возникновение в крови агентов неферментативного фибринолиза [29]. В условиях же продолжительного стресса (например, при иммобилизации длительностью 60–90 мин) активируется тромбоцитарное звено гемостаза и угнетается антикоагулянтно-фибринолитическая активность крови, что может привести к тромботическим осложнениям [59].

В формировании компенсаторно-приспособительных реакций организма на изменение гомеостатического баланса наряду с ферментами, гормонами и другими биологически активными веществами, участвуют пептидные биорегуляторы [1, 35], в том числе пептиды глипролинового ряда [2, 53]. Применение глипролинов предотвращает или существенно ослабляет стрессогенные нарушения поведения крыс [21] и расстройство микроциркуляции в брыжейке [34]. Такие пептиды обладают прямым действием на клеточные элементы слизистой желудка, снижая воспаление [5]. Показано, что фрагмент АКТГ – Семакс и продукт протеолиза коллагена – трипептид Pro-Gly-Pro обладают антигипоксическими свойствами [1]. Семакс дополнительно проявляет анксиолитическое и антидепрессантное действие в условиях повышенного уровня тревожности и депрессивности [24]. В экспериментах на крысах с использованием теста “открытое поле”, являющегося разновидностью эмоционального стресса, применение нейрогипофизарного пептида окситоцина вызывало снижение ориентировочно-исследовательской реакции крыс и сохраняло вызванные изменения в системе гемостаза [10].

В настоящее время имеется широкий набор препаратов антидепрессантного, анксиолитического действия, однако ни один из них не является универсальным. В связи с этим актуальной задачей современной физиологии остается изучение реакций организма на стрессогенные воздействия и поиск новых препаратов для предупреждения и лечения постстрессорных нарушений в организме.

В наших экспериментах было установлено, что у крыс, подвергнутых острому или многократному иммобилизационному стрессу, возникает состояние гиперкоагуляции. Оно обусловлено усилением агрегации тромбоцитов под действием АДФ и уменьшением антикоагулянтной и фибринолитической активности плазмы крови как неферментативной, так и ферментативной природы. Предварительное интраназальное введение в течение 4–7 сут исследованных нами пептидов (Gly-Pro, Pro-Gly, Pro-Gly-Pro, Gly-Pro-Arg, Arg-Pro-Gly-Pro и Семакса) предотвращало развитие гиперкоагуляции и гипофибринолиза [11, 13]. В условиях однократной иммобилизации максимальным фибринолитическим действием обладал Gly-Pro, тогда как Arg-Pro-Gly-Pro проявлял наиболее выраженное антикоагулянтное и антитромбоцитарное действие. При многократном иммобилизационном стрессе значительным противосвертывающим действием обладал препарат Семакс, что возможно обусловлено его структурными особенностями.

В экспериментах по моделированию у животных состояния эмоционального напряжения, обусловленного появлением депрессивных компонентов поведения, был использован тест “принудительное плавание”. Через 60 мин после окончания этого теста установлены угнетение фибринолитической и антикоагулянтной активности крови и активация тромбоцитарного звена гемостаза. Пептид Arg-Pro-Gly-Pro оказывал как профилактический, так и лечебный эффекты в ответ на гиперкоагуляцию, возникающую при выполнении животными этого теста, повышая противосвертывающий потенциал крови [12].

Противосвертывающие эффекты исследуемых глипролинов объясняются известной способностью пептидов этого ряда ингибировать активность тромбина и за счет этого оказывать антикоагулянтно-фибринолитические эффекты. Возможно, это обусловлено структурными особенностями глипролинов, а именно наличием в каждом из пептидов аминокислоты глицин, которая препятствует развитию стресса, в частности, оксидативного, участвует в синтезе глутатиона, приводя к увеличению компенсаторных возможностей клетки в период окислительного стресса [51]. Антиагрегационное действие аргининсодержащих пептидов, вероятно, может быть связано с наличием в их структуре аминокислоты аргинин, которая являясь предшественником оксида азота, также может проявлять антитромбиновые и антитромбоцитарные свойства [54]. Кроме того, снижение агрегации тромбоцитов под действием исследованных нами пептидов происходит за счет их взаимодействия с рецепторами тромбоцитов, в том числе гликопротеином IIb-IIIa, с последующим их блокированием [22].

Таким образом, исследованные нами при разных стрессогенных воздействиях пептидные препараты защищали организм животных от постстрессорных нарушений, приводящих к фибрино- и тромбообразованию.

РОЛЬ ПЕПТИДОВ ГЛИПРОЛИНОВОГО РЯДА В РЕГУЛЯЦИИ ГЕМОСТАЗА В УСЛОВИЯХ ГИПЕРГЛИКЕМИИ

Сахарный диабет 1-го типа занимает третье место среди тяжелых хронических заболеваний. Распространенность диабета 2-го типа повышается в мире по мере урбанизации. Одно из различий между этими типами диабета состоит в феномене инсулинорезистентности, характерном только для диабета 2-го типа, который выступает как компонент синдрома множественных метаболических нарушений. Считается, что главную роль в патогенезе всех этих нарушений играет гипергликемия [18]. С развитием сахарного диабета также наблюдаются изменения функционального состояния системы гемостаза в сторону гиперкоагуляции. В основе патогенеза гипергликемии лежат нарушения микроциркуляции, которые определяют развитие таких осложнений, как острая почечная и полиорганная недостаточность, тромбозы [46, 60]. Важнейшей причиной снижения микроциркуляции является ухудшение гемореологии, обусловленное гиперагрегацией клеток крови, в том числе тромбоцитов. Возникающее при этом повышение агрегации тромбоцитов может быть связано с изменением как состава плазмы, так и свойств самих тромбоцитов [32]. При гипергликемии в плазме крови повышается количество индукторов агрегации тромбоцитов, прежде всего тромбина, становятся активными многие его рецепторы, в том числе PAR1 и PAR4 [50], которые через ряд реакций в конечном итоге приводят к усилению агрегации тромбоцитов [47]. Кроме того, гипергликемия характеризуется увеличением уровня свертывающих факторов крови и уменьшением активности антикоагулянтно-фибринолитических компонентов в организме.

Наши эксперименты осуществлялись на моделях животных с аллоксановым диабетом (сахарный диабет 1-го типа) и стойкой гипергликемией, подобной развитию диабета 2-го типа у человека. Аллоксановый диабет у крыс вызывали однократной внутривенной инъекцией аллоксана в дозе 37.5 мг/кг. Стойкую гипергликемию моделировали длительным (более 2-х недель) пероральным введением 40%-ной глюкозы. В обоих случаях возникающая гипергликемия сопровождалась депрессией функции ПСС, проявляющейся снижением суммарного и неферментативного фибринолиза, активности тканевого активатора плазминогена, повышением агрегации тромбоцитов [28].

Полученные нами экспериментальные данные свидетельствуют о защитных сочетанных противосвертывающих и гипогликемических эффектах глипролинов в этих моделируемых условиях. При этом в крови крыс отмечалось полное восстановление показателей функционального состояния ПСС до значений, характерных для здоровых животных. Установлены однонаправленные изменения свертывания крови: увеличение антикоагулянтной, всех видов фибринолитической (суммарной, ферментативной, неферментативной) и антитромбоцитарной активности плазмы крови при интраназальном многократном введении глипролинов животным [14, 15]. Отметим, что близкие по структуре пептиды глипролинового ряда оказывали однонаправленное действие на систему гемостаза, хотя и часто неодинаково выраженное по отношению к различным ее звеньям. Pro-Gly-Pro обладал максимальной антитромбоцитарной активностью, что приводило к 100%-ной выживаемости животных при развитии аллоксанового диабета; Gly-Pro-Arg – максимальной ферментативной фибринолитической активностью, обусловленной эндотелийзависимой реакцией выброса в кровоток тканевого активатора плазминогена из сосудистой стенки. Возможно, включение аргинина в состав глипролинов приводит к их стабильному антикоагулянтно-фибринолитическому эффекту, что подтверждает данные других исследователей [45, 52]. Лейцинсодержащие глипролины на фоне сахарной нагрузки также оказывали, хотя и в разной степени, гипогликемическое, антитромбоцитарное, антикоагулянтное и фибринолитическое действия ферментативной и неферментативной природы [28].

Таким образом, регуляторные пептиды глипролинового ряда, проявляя сочетанное антидиабетогенное и антитромботическое действие и не вызывая побочных отрицательных явлений, могут быть отнесены к перспективным универсальным средствам, защищающим организм от тромботических осложнений и развития сахарного диабета любого типа. Немалую роль в этих эффектах играют аргинин и лейцин, включенные в состав молекул пептидов.

РОЛЬ ПЕПТИДОВ ГЛИПРОЛИНОВОГО РЯДА В РЕГУЛЯЦИИ ГЕМОСТАЗА ПРИ РАЗВИТИИ МЕТАБОЛИЧЕСКОГО СИНДРОМА

Установлено, что при нарушении сложной системы нейрогуморальной регуляции обмена жиров и углеводов в организме может наблюдаться избыточное отложение жира в жировой ткани [43], что в конечном итоге приводит к повышению свертываемости крови [6, 7] и атеросклеротическим изменениям в сосудах [23, 48]. Указанные изменения, происходящие в организме, сопровождают развитие метаболического синдрома. При этом в кровотоке нарушаются функции факторов системы свертывания, увеличивается экспрессия гена PAI-1 [39], снижается содержание гепарина, повышается уровень глюкозы и артериальное давление [18]. Главную роль в развитии патологических изменений в сосудах играет холестерин липопротеинов низкой плотности (Хс-ЛПНП). Поврежденный окисленным Хс-ЛПНП эндотелий утрачивает свою способность продуцировать эндогенные вазодилататорные вещества [6].

При метаболической терапии применяют ряд лекарственных препаратов, воздействующих практически на все стадии метаболизма липидов (статины, фибраты, ингибиторы окисления жирных кислот), а также немногочисленные средства аминокислотной и пептидной (L-лизил–L-глутамил–L-триптофан) природы [31, 55, 56]. В целях коррекции нарушенных функций свертывающей и противосвертывающей систем крови при этих заболеваниях проводят также антитромботическую терапию, однако их применение ограничено краткосрочным действием и побочными эффектами [8, 61].

Таким образом, для современного лечения метаболического синдрома необходим многофакторный подход, поэтому актуальность поиска нетоксичных антилипемических средств, восстанавливающих метаболизм в органах и тканях и одновременно нормализующих функции гемостатической системы организма, не вызывает сомнений.

В наших экспериментах моделирование гиперхолестеринемических состояний и метаболического синдрома у крыс вызывалось их содержанием в течение 6 нед на высококалорийной диете, обогащенной жирами и углеводами, приводящими к развитию нарушений липидного обмена, ожирению, гипергликемии и гиперкоагуляции [33], что согласуется с данными литературы [43]. Возможно, эти изменения в различных системах организма связаны с ответственным за жировое перерождение артериальной стенки цитокином из семейства аларминов HMGB1 (высокомобильный хромосомальный белок 1). Под его влиянием уменьшается содержание тромбомодулина, возрастает экспрессия тканевого фактора, в результате чего в крови возникают гиперкоагуляция и тромботические осложнения [23].

Нами впервые установлены антикоагулянтно-фибринолитические и антитромбоцитарные свойства ряда глипролиновых пептидов в крови крыс с нарушениями углеводного и жирового обмена. В условиях моделирования гиперхолестеринемических состояний у крыс различные по структуре глипролины имеют не только антитромботические эффекты, но и обладают уникальным сочетанным действием на параметры жирового и углеводного обмена [16, 53]. Показано, что из всех исследованных нами пептидов, применяемых при экспериментальном метаболическом синдроме, наиболее эффективными являются АКТГ(6–9) Pro-Gly-Pro, Pyr-Arg-Pro и Селанк [27]. Они оказывают одновременное позитивное влияние на гемостатическую, инсулярную системы организма и липидный обмен, и проявляют сочетанное антикоагулянтное, фибринолитическое, антитромбоцитарное, гипохолестеринемическое, липолитическое и нормогликемическое действие. Как указано выше, снижение агрегации тромбоцитов под действием пептидов, может быть обусловлено их взаимодействием с рецепторами тромбоцитов c последующим ингибированием этих рецепторов [22]. Весьма вероятно, противосвертывающие эффекты пептидов можно объяснить их способностью ингибировать тромбин [45], усиливать экспрессию генов к антитромбину III, протеину С, тканевому активатору плазминогена и супрессию генов тканевого фактора [23], а также вызывать эндотелий-зависимые реакции выброса в кровоток оксида азота и тканевого активаторов плазминогена.

Обобщая полученный нами экспериментальный материал и анализируя данные литературы, необходимо отметить, что многие пептиды глипролинового ряда могут быть отнесены к терапевтическим средствам, с нормогликемическими и гиполипидемическими свойствами, которые обладают противосвертывающим и антитромботическим действием, а также блокируют накопление новых жировых отложений в организме при нарушениях углеводного и жирового обмена. Таким образом, исследованные нами короткие пептиды глипролинового ряда могут обогатить современную метаболическую терапию и исключить возможные нежелательные последствия вмешательства в липидный метаболизм в отличие от применяемых в настоящее время медикаментов с высоким цитопротекторным эффектом (фибратов, статинов, ингибиторов β-окисления жирных кислот) [27].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В представленном обзоре описаны оригинальные свойства пептидов глипролинового ряда и сформулированы основные положения их регуляторной роли в организме при физиологических и патофизиологических состояниях. Анализ результатов собственных экспериментальных исследований и данных литературы доказывает наличие у пептидов как специфической (нейропротективной, нейромодуляторной), так и универсальной (гемостазиологической, инсулиноподобной и липидемической) активности. Установлены различия в противосвертывающей эффективности пептидов глипролинового ряда, обусловленные преимущественным ингибированием разных звеньев процесса свертывания крови в организме. Пептиды обладали сочетанием антикоагулянтных, фибриндеполимеризационных, антитромбоцитарных и антифибринстабилизирующих свойств. Механизм их действия может быть как прямым, за счет наличия собственной противосвертывающей активности, так и опосредованным через взаимодействие пептидов с рецепторным аппаратом эндотелия сосудов и клеток крови. Кроме того, благодаря наличию регуляторного континуума пептидов глипролинового ряда, в организме создается непрерывность процессов регуляции и осуществления ответных физиологических реакций. Нами была продемонстрирована корригирующая роль пролин- и глицинсодержащих коротких пептидов у животных с исходно выраженной депрессией функции противосвертывающей системы (острый и многократный стресс, стойкая гипергликемия, сахарный диабет, метаболический синдром). При интраназальном введении глипролинов нормализовались сниженная антикоагулянтно-фибринолитическая активность плазмы крови, повышенные агрегация тромбоцитов и активность свертывающего фактора XIIIа крови при одновременном восстановлении параметров углеводного и жирового обмена.

Исследованные нами пептиды глипролинового ряда обладают широким спектром противосвертывающих свойств. При этом их использование позволяет исключить побочные геморрагические осложнения, часто возникающие при применении сочетания антиагрегантов с антикоагулянтами. Поэтому перспективным можно считать использование в клинической практике глипролиновых пептидов, обладающих антитромбоцитарной и антикоагулянтной активностью и одновременно улучшающих реологические свойства крови. Таким образом, регуляторные олигопептиды позволяют оптимизировать имеющиеся резервы организма для восстановления его физиологических и патофизиологических функций. Они могут найти успешное применение при многих сосудистых заболеваниях, осложняющихся тромбозами и предтромбозами.

Список литературы

  1. Ашмарин И.П. Патологическая физиология и биохимия. Учебное пособие для вузов. М.: Экзамен, 2005. 478 с.

  2. Ашмарин И.П., Ещенко Н.Д., Каразеева Е.П. Нейрохимия в таблицах и схемах. М.: Экзамен, 2007. 143 с.

  3. Ашмарин И.П., Каразеева Е.П., Ляпина Л.А., Самонина Г.Е. Простейшие пролинсодержащие пептиды PG, GP, PGP и GPGG: регуляторная активность и возможные источники биосинтеза // Биохимия. 1998. Т. 63. № 2. С. 134–141.

  4. Ашмарин И.П., Левицкая Н.Г., Каменский А.А., Мясоедов Н.Ф. Семакс - новое лекарственное средство для коррекции кровообращения мозга, гипоксических состояний и повышения умственной трудоспособности // Фарматека. 1997. № 4. С. 32–33.

  5. Бакаева З.В., Самонина Г.Е., Умарова Б.А. и др. Исследование противовоспалительных свойств глипролинов на экспериментальной модели острого перитонита у крыс // Цитокины и воспаление. 2008. № 2. С. 11–15.

  6. Баркаган З.С., Костюченко Г.И. Метаболически-воспалительная концепция атеротромбоза и новые подходы к терапии больных // Бюлл. СО РАМН. 2006. Т. 120. № 2. С. 132–138.

  7. Бокарев И.Н., Попова Л.В. Современные представления о тромбофилиях // Тромбы, кровоточивость и болезни сосудов. 2014. № 13. С. 5–12.

  8. Бородулин В.И., Ланцман М.Н. Болезни. Синдромы. Симптомы. М.: Оникс, Мир, Образование, 2006. 896 с.

  9. Бышевский A.Ш., Галян С.Л., Калинин Е.П. и др. Ингибиторы самосборки фибрина растительного происхождения // Мед наука и образование Урала. 2012. Т. 13. № 1. С. 163–170.

  10. Григорьева М.Е., Голубева М.Г. Окситоцин: строение, синтез, рецепторы и основные эффекты // Нейрохимия. 2010. Т. 27. № 2. С. 93–101.

  11. Григорьева М.Е., Казанчева М.Х., Ляпина Л.А. Противосвертывающие эффекты аргининсодержащего пептида Arg-Pro-Gly-Pro в условиях иммобилизационного стресса // Бюлл. экспер. биол. и мед. 2012. Т. 154. № 12. С. 687–692.

  12. Григорьева М.Е., Ляпина Л.А. Защитные противотромботические эффекты пептида Arg-Pro-Gly-Pro при эмоциональном напряжении в условиях принудительного плавания у крыс // Бюлл. экспер. биол. и мед. 2016. Т. 162. № 9. С. 277–280.

  13. Григорьева М.Е., Ляпина Л.А., Андреева Л.А., Мясоедов Н.Ф. Сравнительные исследования антикоагулянтных и фибринолитических эффектов глипролинов Gly-Pro и Gly-Pro-Arg в условиях иммобилизационного стресса // Известия РАН. Серия биол. 2009. № 5. С. 585–590.

  14. Григорьева М.Е., Ляпина Л.А., Шубина Т.А. и др. Защитные эффекты Pro-Gly-Pro-Arg в условиях повышенной свертываемости крови при экспериментальной гипергликемии // Тромбоз, гемостаз и реология. 2011. Т. 47. № 3. С. 41–46.

  15. Григорьева М.Е., Ляпина Л.А., Шубина Т.А. и др. Влияние пептида Pro-Gly-Pro-Leu на параметры гемостаза при экспериментальной гиперхолестеринемии // Тромбоз, гемостаз и реология. 2015. Т. 61. № 1. С. 46–50.

  16. Григорьева М.Е., Оберган Т.Ю., Сун Ю. Аргининсодержащие пептиды Pro-Arg- Gly и Gly-Arg-Pro: влияние на систему гемостаза, углеводный и липидный обмен у крыс с метаболическим синдромом // Современные проблемы науки и образования. 2017. № 3. С. 1–8.

  17. Гомазков О.А. Пептиды в кардиологии: Биохимия, физиология, патология, информация, анализ. М.: Материк Альфа, 2000. 143 с.

  18. Дедов И.И., Балаболкин М.И., Марова У.И. Болезни органов эндокринной системы. М.: Медицина, 2000. 568 с.

  19. Дубынин В.А., Каменский А.А., Сапин М.Р., Сивоглазов В.И. Регуляторные системы организма человека. М.: Дрофа, 2003. 368 с.

  20. Зубаиров Д.М., Зубаирова Л.Д. Микровезикулы в крови: функции и их роль в тромбообразовании. М.: ГЕОТАР-Медиа, 2009. 168 с.

  21. Копылова Г.Н., Бакаева З.В., Бадмаева С.Е. и др. Терапевтические эффекты глипролинов (PGP, GP, PG) в отношении стрессогенных нарушений поведения крыс // Бюлл. экспер. биол. и мед. 2007. Т. 143. № 2. С. 124–127.

  22. Кузник Б.И. Клеточные и молекулярные механизмы регуляции системы гемостаза в норме и патологии. Чита: Экспресс-издательство, 2010. 832 с.

  23. Кузник Б.И., Хавинсон В.Х., Тарновская С.И., Линькова Н.С. Эпигенетическое действие регуляторных пептидов на цитокиновый профиль и систему гемостаза // Вестник гематол. 2013. Т. 9. № 2. С. 29–33.

  24. Левицкая Н.Г., Виленский Д.А., Себенцова Е.А. и др. Влияние семакса на эмоциональное состояние белых крыс в норме и на фоне действия холецистокинина-тетрапептида // Известия РАН. Серия биол. 2010. № 2. С. 231–237.

  25. Луговской Э.В. Молекулярные механизмы образования фибрина и фибрииолиза. Киев: Наук. Думка, 2003. 223 с.

  26. Луговской Э.В., Макогоненко Е.М., Комисаренко С.В. Молекулярные механизмы образования и разрушения фибрина. Киев: Наук. Думка, 2013. 230 с.

  27. Ляпина Л.А., Григорьева М.Е., Оберган Т.Ю. и др. Пептидная регуляция метаболических процессов при гиперхолестеринемических состояниях организма// Известия РАН. Серия биол. 2015. № 6. С. 634–644.

  28. Ляпина Л.А., Мясоедов Н.Ф., Григорьева М.Е. и др. Современная концепция регуляторной роли пептидов глипролинового ряда в коррекции функции системы гемостаза при развитии сахарного диабета // Известия РАН. Серия биол. 2013. № 4. С. 1–10.

  29. Ляпина Л.А., Пасторова В.Е., Оберган Т.Ю. Функциональное состояние противосвертывающей системы при воздействии на организм пептидов Pro-Gly, Pro-Gly-Pro, семакса и тафцина в соединении с природным гепарином // Нейрохимия. 2008. Т. 25. № 1–2. С. 23–29.

  30. Ляпина Л.А., Пасторова В.Е., Оберган Т.Ю. и др. Сравнение противосвертывающих эффектов регуляторных пролинсодержащих пептидов. Специфичность действия глипролинов, Семакса и Селанка, возможности их практического применения // Известия РАН. Серия биол. 2006. № 2. С. 193–203.

  31. Маколкин В.И. Метаболический синдром. М.: МИА, 2010. 144 с.

  32. Муравьев А.В. Гемореология (экспериментальные и клинические аспекты реологии крови). Ярославль: ЯГПУ, 2009. 178 с.

  33. Оберган Т.Ю., Григорьева М.Е. Исследование параметров гемостаза, липидного и углеводного обмена у крыс с модифицированной моделью экспериментального метаболического синдрома // Современные технологии в медицине. 2016. Т. 8. № 4. С. 303–305.

  34. Смирнова Е.А. Протекторное действие глипролинов и семакса на стрессогенные нарушения микроциркуляции в брызжейке крыс: Автореф. дис. … канд. биол. наук. М.: МГУ, 2004. 23 с.

  35. Хавинсон В.X., Квеггной И.М., Южаков В.В. и др. Пептидергическая регуляция гомеостаза. СПб: Наука, 2003. 194 с.

  36. Шиффман Ф.Д. Патофизиология крови. М.; СПб.: Binom, Невский диалект, 2000. 448с.

  37. Abumiya T., Fitridge R., Mazur C. et al. Integrin α IIb β3 inhibitor preserves microvascular patency in experimantal acute focal cerebral ischemia // Stroke. 2000. V. 31. P. 1402–1410.

  38. Bajusz S., Barabas E., Fauszt J. et al. Active site-directed thrombin inhibitiors: alpha-hydroxydeyl-prolyl-arginin. New orally active stable analogs of D-Phe-Pro-Arg-H // Bioorg. Med. Chem. 1995. V. 3. № 8. P. 1079–1089.

  39. Cesari M., Pahor M., Incalzi R.A. Plasminogen activator inhibitor-1 (PAI-1): a key factor linking fibrinolysis and age-related subclinical and clinical conditions // Cardiovasc. Ther. 2010. V. 28. № 5. P. 72–91.

  40. Farndale R.W., Sixma J.J., Barens M.L. de Groot P.G. The role of collagen in thrombosis and Haemostasis // J. Thromb. Haemost. 2004. V. 2. № 4. P. 561–573.

  41. Furay A.R., Bruestle A. E., Herman J. P. The role of the forebrain glucocorticoid receptor in acute and chronic stress // Endocrinology. 2008. V. 149. № 11. P. 5482−5490.

  42. Ganguly K., Krasik T., Medinilla S. et al. Blood clearance and activity of erythrocyte-coupled fibrinolytics // J. Pharmacol. Exp. Ther. 2005. V. 312. P. 1106–1113.

  43. Gorbachisky I., Akpinar H., Assimos D.G. Metabolic syndrome and urological diseases // Rev. Urol. 2010. V. 12. № 4. P. 157–180.

  44. Gouwy M., Struyf S., Catusse J. et al. Synergy between proinflammatory ligandes of G protein-coupled receptors in neutrophil activation and migration // J. Leukoc. Biol. 2004. V. 76. P. 185–194.

  45. Hasan A.A.K., Warnock M., Nieman N. et al. Mechanisms of Arg-Pro-Pro-Gly-Phe inhibition of thrombin // Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol. 2003. V. 285. № 1. P. 183–193.

  46. Hermanides J., Cohn D.M., Devries J.H. et al. Venous thrombosis is associated with hyperglycemia at diagnosis: a case–control study // Thromb. Haemost. 2009. V. 7. № 6. P. 945–949.

  47. Jackson S.P., Nesbitt W.S., Kulkarni S. Signaling events un derlying thrombus formation // Thromb. Haemost. 2003. V. 1. P. 1602–1612.

  48. Jaeger B., Richter Y., Nagel D. et al. Longitudinal cohort study on the effectiveness of lipid apheresis treatment to reduce high lipoprotein (a) levels and prevent majoradverrse coronary events // Nat. Clinic. Pract. Cardiovasc. Med. 2009. V. 6. № 3. P. 229–239.

  49. Kini R., Evans H.A. Novel approach to the design of potent bioactive peptides by incorporation of proline brackets: antiplatelet effects of Arg-Gly-Asp peptides // FEBS Lett. 1995. V. 375. № 1. P. 15-17.

  50. Macfarlane S.R., Seatter M.J., Kanke T. et al. Proteinase activated receptors // Pharmacol. Rev. 2001. V. 53. № 2. P. 245–282.

  51. Martínez-Chantar M.L., Corrales F.J., Martínez-Cruz L.A. et al. Spontaneous oxidative stress and liver tumors in mice lacking methionine adenosyntransferase 1A // FASEB J. 2002. V. 16. P. 1292–1294.

  52. McConell G.K. Effects of L-arginine supplementation on exertcise metabolism // Curr. Opin. Clin. Nutr. Metab. Care. 2007. V. 10. № 1. P. 46–51.

  53. Myasoedov N.F., Lyapina L.A., Grigorjeva M.E. et al. Mechanism for glyproline protection in hypercholesterolemia // Pathophysiology. 2016. V. 23. № 1. P. 27–33.

  54. Napoli C.C., Stanley W.C., Ignarro L.J. Nutrition and cardiovascular disease: Putting a pathogenetic framework into focus // Cardiovasc. Res. 2007. V. 73. № 2. P. 253–256.

  55. Noël J., Fouque D., Leverve X. Application of branched-chain amino acids in human pathological states: renal failure. Branched-chain amino acids: metabolism, physiological function and application: Session IV // Am. Society for Nutrition J. Nutr. 2006. V. 136. P. 299S–307S.

  56. Pierpaoli W., Lesnikov V.A. Effects of long-term intraperitoneal injection of thyrotropin-releasing hormone (TRH) on aging- and obesity-related changes in body weight, lipid metabolism, and thyroid functions // Curr. Aging. Sci. 2011. V. 4. № 1. P. 25–32.

  57. Pratt K.R., Cote H.C.F., Chung D.N. The fibrin polymerization poket: three-demensional structure of a 30 kDa C-termnal y-chain fragment complexed with the peptide Gly-Pro-Arg-Pro // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 7176–7181.

  58. Samson W.K., Bagley S.L., Ferguson A.V., White M.M. Hypocretin/orexin type 1 receptor in brain: role in cardiovascular control and the neuroendocrine response to immobilization stress // Am. J. Physiol. Regul. Integr. Comp. Physiol. 2007. V. 292. P. R382–R387.

  59. Spiezia L., Tormene D., Pesavento R. et al. Thrombophilia as a predictor of persistent residual vein thrombosis // Haematologica. 2008. V. 93. P. 479–480.

  60. Vasilijevi A., Busadi B., Kora A. et al. Beneficial effects of L-arginine-nitric oxide-producing pathway in rats treated with alloxan // J. Physiol. 2007. V. 584. № 3. P. 921–933.

  61. Watson T., Arya A., Sulke N., Lip G.Y.H. Antithrombotic therapy: relationship of Indices of Inflammation and Thrombogenesis to Arrhythmia Burden in Paroxysmal Atrial Fibrillation // Chest. 2010. V. 137. P. 869–876.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Успехи физиологических наук

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал